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高精度三维空间测量、定位与追踪

机器人 | 发布时间:2017-12-26 | 人气: | #评论# |本文关键字:三维空间测量,定位,追踪
摘要:一、业界需要高精度、低成本三维空间测量与定位 伴随着智能家居、工业4.0、计算机辅助医疗以及VR/AR的蓬勃兴起,越来越多的场景需要高精度、低成本的三维空间测量与定位技术。 这一技术

一、业界需要高精度、低成本三维空间测量与定位

伴随着智能家居、工业4.0、计算机辅助医疗以及VR/AR的蓬勃兴起,越来越多的场景需要高精度、低成本的三维空间测量与定位技术。

 这一技术最主要的应用场景有两类:第一类是解决对物体的尺寸、方位、姿态进行高精度测量,这个在工业、医疗以及对精度要求比较高的商业级应用领域会特别多,第二类是在需要方便、快捷、准确的人机交互领域提供高性价比的人机交互技术,这个在工业机器人控制、以及VR/AR领域是非常重要的。

 具体而言,常见的应用场景包括:

1)工业领域中,需要对生产线上的零部件进行三维尺寸测量,以确定其几何尺寸、位置偏差是否合格;

飞机风洞测试中的位置测量

图1:飞机风洞测试中的位置测量

2)计算机辅助手术中,需要对手术刀的三维空间位置进行精确测量和定位,以配合计算机辅助成像,帮助医生完成各种手术;

计算机辅助手术中对手术刀进行测量定位

图2:计算机辅助手术中对手术刀进行测量定位

3)安防监控领域中,需要对移动物体进行准确的测量,以提供准确的motion detction报警,不能虚报,更不能漏报。

安防摄像头的motion dection

图3:安防摄像头的motion dection 

4)工业机器人标配的示教系统中,通过提供一种方便、快捷的人机交互方式,实现对机器人的示教,从而对现有的编程的示教方式形成更加有效率的补充;

传统工业机器人示教系统

图4:传统工业机器人示教系统

5)VR领域中,无论是inside-out追踪方案,还是outside-in追踪方案,都需要对controller进行实时定位和追踪。这个定位和追踪,要求无论controller的移动速度有多快,有没有被遮挡,都要准确定位、稳定追踪、不能丢失。

HTC空间定位系统

图5:HTC空间定位系统

上述领域中,对于物体的三维空间尺寸、方位、姿态的测量都有非常强烈的需求,是属于刚性需求。

目前,在工业领域中,代表性的三维空间测量与定位方案是加拿大NDI公司的OptoTrack系统。该系统需要在被测量物体上贴上发光标记点,并采用视觉方案来进行空间定位,其测量和定位精度可达到0.1mm。但由于需要在被测量物体上贴标记点,所以其适用于离线测量,不适用于在线测量。在工业生产的在线测量领域,测量的准确性与实时性都是非常重要的,这就要求在被测量物体上不能贴标记,这样才会有更为广泛的应用空间。

在智能安防领域中,目前的芯片厂商都提供了最为基础的,基于计算机视觉的motion detection方案,但这种方案由于仅仅检测图像的像素级亮度,不能识别高层图像语义,所以会引起很多误报,例如天空中阳光被云层遮挡等,都可能引起虚报。而基于热释电的检测方案,也会由于外界发热物体的经过(例如汽车),从而造成误报。所以,目前智能安防领域一个比较迫切的需求就是,如何采用一个更加稳定、可靠的方案来进行移动物体检测。

在VR领域中,目前HTC、Oculus和索尼都提供了基于激光、单目视觉和双目视觉的outside-in controller及其追踪方案,微软的Holographic项目也提供了inside-out的controller及其追踪方案。虽然目前的方案中,已经对定位精度做的比较好了,但是成本一直居高不下,那么,如何在保持现有定位精度不降低甚至还要进一步增加的情况下,提供更低成本的定位方案,就是目前VR业内巨头们正在努力做的事情。

从以上的应用场景中,可以看到,能根据相应的应用场景,提供合适的精度、成本、便捷性和高鲁棒性的方案,一定能够获得市场的亲睐。请注意,这里的“合适”非常重要,因为,凡是脱离了应用场景,脱离了成本谈性能和便捷性都是“耍流氓”。所以,对于空间测量和定位技术来讲,方案一定要有灵活性,要能根据客户和应用场景的需要,而进行相应的调节,使得在垂直领域中拥有最强的竞争力。

责任编辑:电气自动化网

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